Фундамента мелкого заложения

1. ПОСТРОЕНИЕ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО РАЗРЕЗА ПЛОЩАДКИ СТРОИТЕЛЬСТВА

 

Построение геологического разреза производится на основании приведенных в задании данных бурения скважин и проходки шурфов.

В левой части чертежа строится шкала абсолютных отметок. Вертикальный масштаб 1:100, горизонтальный масштаб 1:500.

По осям выработок отмечаются высотное положение кровли и подошвы каждого слоя грунта, а также получается уровень грунтовых вод; соответствующие пометки соединяются плавными линиями.

Предполагается, что приведенные показатели физических свойств грунтов характеризуют в целом весь слой грунта, из которого был взят образец.

Выработки расположены на прямой, проходящей по продольной оси здания.

Расстояния между выработками 50,0 и 54,5 м.

 

Скважина 1

Абс. отметка устья 161.55

 

№ пород	Абс отметка подошвы слоя	Глубина подошвы слоя, м	Мощность слоя, м	Уровень грунтовых вод
	161.05	0.5	0.5
	159.45	2.1	1.6
	156.95	4.6	2.5
	154.55		2.4
	147.55		7.0

 

Шпунт 1

Абс. отметка устья 161,80

 

№ пород	Абс отметка подошвы слоя	Глубина подошвы слоя, м	Мощность слоя, м	Уровень грунтовых вод
	161,30	0,5	0,5
	159,65	2,15	1,65
	158,80	3,00	0,85

 

Скважина 2

Абс. отметка устья 162,20

 

№ пород	Абс отметка подошвы слоя	Глубина подошвы слоя, м	Мощность слоя, м	Уровень грунтовых вод
	161,70	0,5	0,5
	160,00	2,2	1,7
	157,70	4,5	2,3
	155,20	7,0	2,5
	148,20	14,0	7,0

1. Обработка данных лабораторных и полевых испытаний грунтов

Грунт №1:

Растительный слой, насыпь, g=1,7 т/м³. Остальные параметры не определяются.

Грунт №2:

Дано: j=12^о, С=30 кПа, К_ф=3´10^-9 см/с, W=30%, W_l=36%, W_p=17%, g_s=2,7т/м³ g=1,93 т/м³.

1. Определяем тип грунта: I_p=0,36-0,17=0,19 => грунт является глинистым.

2. Подсчитываем коэффициент пористости:

3. Определяем наименование глинистого грунта в зависимости от числа пластичности (Таблица 4) I_p=0,19, по таблице находим, что данный грунт относится к глинам.

Подсчитываем показатель консистенции глинистого грунта:

Определяем наименование глинистого грунта по консистенции согласно таблице (Таблица 5): 0,5<I_l<0,75 => глина мягкопластичная. Определяем R_o=1,965кг/см² (Таблица 6).

 

Компрессионные свойства грунта отражены на графике зависимости коэффициента пористости от давления. Модуль деформации грунта (Формула 6.9) , где b=0,43 для глин,

-(Формула 6.10),

Грунт №3:

Дано: j=26^о, К_ф=4´10^-4 см/с, W=28%, g_s=2,65 т/м³ g=1,95 т/м³.

1. Определяем тип грунта: грунт является песчаным.

2. Подсчитываем коэффициент пористости:

3. Cтроим кривую гранул ометрического состава.

d(мм) vvvvfvvvvv (ìì)

lgd 1

d (ìì)

4. Определяем наименование песчаного грунта в зависимости от гранулометрического состава (Таблица 1) => песок мелкий.

5. Определяем степень неоднородности зернового состава - песок неоднородный.

6. Определяем плотность сложения песчаного грунта в соответствии с таблицей находим для данного грунта (Таблица 2): пески мелкие средней плотности.

7. Определяем степень влажности

,

где g_w – удельный вес воды

>0,8 => грунт насыщенный.

8. Полное наименование грунта: песок мелкий, неоднородный, средней плотности, насыщенный водой.

9. По таблице (Таблица 3) определяем условное расчетное давление на грунт. В данном случае R_o=3,0кг/см².

По результатам испытания грунта пробной нагрузкой построен график зависимости осадки от давления на штамп. Определим модуль деформации (Формула 6.11):

 

Грунт №4:

Дано: j=16^о, С=17 кПа, К_ф=3´10^-9 см/с, W=28%, W_l=33%, W_p=21%, g_s=2,72 т/м³ g=1,98т/м³.

1. Определяем тип грунта: I_p=0,33-0,21=0,12>0,01 => грунт является глинистым.

2. Подсчитываем коэффициент пористости:

3. Определяем наименование глинистого грунта в зависимости от числа пластичности I_p=0,12 (Таблица 4), по таблице находим, что данный грунт относится к суглинкам.

4. Подсчитываем показатель консистенции глинистого грунта:

Определяем наименование глинистого грунта по консистенции согласно таблице (Таблица 5): суглинок мягкопластичный.

6. Определяем условное расчетное давление глинистого грунта (Таблица 6). Для данного грунта R_o=1,9576 .

График компрессионных свойств:

Р (кг/см2)

 

Модуль деформации грунта

Грунт №5:

Дано: j=16^о, К_ф=5´10^-10 см/с, W=27%, W_l=38%, W_p=20%, g_s=2,73 т/м³ g=1,99 т/м³, с=32КПа

1. Определяем тип грунта: I_p=0,38-0,20=0,18>0,01 => грунт является глинистым.

 

2. Подсчитываем коэффициент пористости:

3. Определяем наименование глинистого грунта в зависимости от числа пластичности (Таблица 4) I_p=0,18, по таблице находим, что данный грунт относится к глинам.

Подсчитываем показатель консистенции глинистого грунта:

4. Определяем наименование глинистого грунта по консистенции согласно таблице (Таблица 5): 0,25<I_l<0,5 => тугопластичная. Полное наименование грунта: глина тугопластичная.

6. Определяем R_o=3,078кг/см² (Таблица 6)

 

ð

По результатам испытания грунта пробной нагрузкой построен график зависимости осадки от давления на штамп. Определим модуль деформации

где b=0,43 для глин,

,

3. Анализ грунтовых условий и выбор типа основания и фундаментов.

По результатам анализа грунтовых условий строительной площадки можно сделать вывод о целесообразности устройства фундаментов на естественном основании, другими словами фундамента мелкого заложения.

 

4. определение размеров фундамента.

4.1. Глубина заложения фундамента – расстояние от планировочной отметки до подошвы фундамента. Срезав растительный слой, выбираем отметку планировки – 161.715.

Глубину заложения фундамента примем равной h=1.9м.

Таким образом, подошва фундамента легла выше уровня грунтовых вод и ниже уровня сезонного промерзания грунтов. Заглубление в несущий слой грунта 10-15 см обеспечено.

4.2.1 Размеры фундамента должны быть выбраны так, что бы обеспечивалось выполнение неравенств (4.1)-(4.4):

 

Фундамент опирается на грунт №2.

Дано: N_o=125т; M_xo=16тм; M_yo=13тм; Q_y=9т.

Задаемся -отношением сторон фундамента=> l=b

 

По таблице находим (Таблица 8): =0,23; =1.94; =4.42; (Таблица 7): =1,1; =1,0.

Найдем расчетное давление на грунт основания (Формула 4.8):

Определим давление по подошве фундамента: -(Формула 4.6)

-(Формула 4.7), тогда имеем неравенство:

 

Принимаем b=3 м, тогда l=3 м. Проверим, удовлетворяет ли данные размеры поставленным выше условиям.

Определим фактическое значение давления на грунт:

 

22.944 т/м² >17.689 т/м² условие выполняется.

-(Формула 4.21)

-(Формула 4.22)

-(Формула 4.9)

27.93 т/м² < 1,5×22.944=34.42 т/м условие выполняется.

<1,2×22.944т/м²=27.53 т/м²

-(Формула 4.13)

0 т/м² < 7,45 т/м² условие выполняется.

 

5.1. определение размеров фундамента.

 

Требуется определить размеры железобетонной конструкции фундамента и количество арматуры плитной части фундамента.

При расчете на продавливание определяется минимальная высота плитной части Н и назначается число и размеры ее ступеней.

Расчет на продавливание производится по условию (Формула 5.1).

Если для прямоугольного фундамента контур нижнего основания пирамиды продавливания лежит внутри контура площади подошвы, то расчет можно производить по Формуле 5.3,

к найденной рабочей высоте сечения следует добавить толщину защитного слоя бетона d=4¸7см и назначить высоту плитной части фундамента Н³h_o+d с учетом модульных размеров по таблице (Таблица 13).

Примем бетон класса В25 => R_bt = 1,05 Мпа =105

Размеры колонн в плане и примем 400*400мм.

 

Защитный слой выберем равным 5 см, тогда H=h_o+0,05 = 0,51+0,05=0,56 м. По таблице (Таблица 13) находим ближайшее большее значение высоты плитной части фундамента, и соответствующие ей высоты ступеней: Н =60 см; h₁=30см, h₂=30см.

Проверим фундамент на продавливание колонной:

(Формула 5.2)

Найдем продавливающую силу:

Проверим выполнение условия Формулы 5.1:

- условие выполняется

Проверим фундамент на продавливание нижней ступени:

(Формула 5.2)

 

 

Найдем продавливающую силу:

Проверим выполнение условия Формулы 5.1:

- условие выполняется

 

5.3. определение площади сечения арматуры плитной части.

 

Площадь сечения рабочей арматуры A_s в обоих направлениях определяется из расчета на изгиб консольного выступа плитной части фундамента в сечениях на грани колонны и по граням ступеней от действия давления грунта.

Площадь сечения арматуры на всю ширину фундамента определяется по формуле (Формула 5.5 и 5.6).

Примем R_s = 365 МПа для арматуры A-III(А300).

-(Формула 5.14)

Т.к. фундамент имеет квадратную форму то во втором направлении проверять не требуется

Проверим второе сечение:

(Формула 5.15)

Выбираем большую требуемую площадь A_s= 37.759 cм². Число стержней примем равным 21 тогда по таблице (Таблица 14) найдем 21&16ÞA_s=42.23см² Шаг стержней равен 145 мм.

Армирование фундамента.

 

6. расчет железобетонного фундамента по деформациям по схеме линейно-деформируемых полупространств.

6.1.Определение осадки фундамента мелкого заложения.

 

Построение эпюры природного давления грунта.

Ординаты эпюры природного давления находятся по Формуле 6.1

Таким образом: На подошве первого слоя природное давление равно: = 0.85

На подошве второго слоя природное давление равно: = 4

На подошве третьего слоя с учетом того, что третий грунт является водоупором, а следовательно частицы грунта третьего слоя находятся во взвешенном состоянии (), природное давление равно: = 4.962

C учетом скачка на действие столба жидкости давление равно: = 5.976

На подошве четвертого слоя природное давление равно:

=13.437

На подошве пятого слоя слоя природное давления равно:

= 27,367

Строим эпюру природного давления. По эпюре находим природное давление на отметке подошвы фундамента:

= 3,558

Подсчитывается величина дополнительного давления под подошвой фундамента (Формула 6.3):

Р_о=17,689т/м² – 3,558 т/м²=14,131т/м²

 

 

Данные расчета отражены в таблице:

a	z (м)	Poz (т/м2)
0,98	0,0786b	13.848
0,8	0,4b	11.305
0.784	0.4167b	11.079
0,449	0.8b	6.345
0,257	1,2b	3.632
0,16	1,6b	2.26
0.149	1.673b	2.103
0,108	2,0b	1.53

 

Определяем сжимаемую толщу основания , под которой понимают расстояние между подошвой фундамента и отметкой, на которой дополнительной давление составляет 0,2 от природного давления (Формула 6.5), что составляет 4,8 м. Грунтовое основание в пределах сжимаемой толщи необходимо разделить на элементарные слои, толщина которых не должна превышать (Формула 6.7) 0,4b (1.2 м). Каждый элементарный слой должен лежать внутри грунтового пласта на геологическом разрезе.

Подсчитывается осадка фундамента (Формула 6.8):

Проверяется условие (Формула 6.12)- условие выполняется согласно (Таблица 16).

Расчет фундамента мелкого заложения окончен.

 

Пример расчета

Свайного фундамента

1. ПОСТРОЕНИЕ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО РАЗРЕЗА ПЛОЩАДКИ СТРОИТЕЛЬСТВА

Свайный фундамент для наших примеров будет дополнительным, поэтому повторяем лишь пункты 4, 5, 6, 7 приведенные на стр.3 данного методического пособия. Построение геологического разреза площадки строительства, обработка данных лабораторных и полевых испытаний грунтов производится аналогично рассмотренному выше варианту. Приведем лишь результаты расчета грунтов и построения геологического разреза.

Дано: N_o=125т; M_xo=16тм; M_yo=13тм; Q_y0=9т.

2. Характеристика грунтов:

Грунт №1: насыпь. H₁=0.95м, g=1,6 т/м³

Грунт №2: супесь текучая j=16^о, С=8 кПа, К_ф=4´10^-6 см/с, R_o=0 кг/см²;

g_s=2,68 т/м³; g=2,00 т/м³; I_l=1,123, Н₂=3,6м;

Грунт №3: песок пылеватый средней плотности насыщенный j=26^о, С=0 кПа, К_ф=3´10^-4 см/с, e=0,702; R_o=0,1 кг/см², Н₃=2,8м, Е=2442 т/м²;

g_s=2,66 т/м³; g=2,00 т/м³;

Грунт №4: суглинок полутвердый j=17^о, С=17 кПа, К_ф=5´10^-2 см/с, e=0,691; R_o=2,45 кг/см²;

g_s=2,69 т/м³; g=2,02 т/м³; I_l=0,169, Н₄=3м, Е=2671,2 т/м²;

Грунт №5: глина твердая j=19^о, С=55 кПа, К_ф=2´10^-10 см/с, e=0,55; R_o=6 кг/см²;

g_s=2,77 т/м³; g=2,14 т/м³; I_l=-0,009; W=20%, W_l=40,8%, W_p=20,6%, Е=3180 т/м²;